La difusión molecular es un fenómeno físico, cuando un soluto (sustancia minoritaria) es transportada por el movimiento de las moléculas de alrededor. Este movimiento es hacia la zona más concentrada para la menos concentrada, tratando de encontrar un equilibrio.
Cuando una célula está en un lugar donde hay alta concentración de una sustancia, tiende a “chupar” esta sustancia con el fin de equilibrar la cantidad de la sustancia dentro de la célula. No es cualquier sustancia la que puede penetrar, la membrana plasmática es la que hace que esta limitación. Los elementos microscópicos tales como moléculas de agua, sales, monosacáridos, aminoácidos, etc, son más fácilmente filtrados a través de la membrana, precisamente porque son más pequeños. Las moléculas de almidón, que son mucho más grandes, son absorbidos por otros métodos.
Un gran ejemplo de difusión celular es el oxígeno y el dióxido de carbono. La célula está siempre en constante trabajo por el gasto de mucho oxígeno para producir energía. Por lo tanto la concentración de oxígeno dentro de la célula es siempre menor que en el exterior, lo que provoca la difusión de oxígeno en la célula. Y el dióxido de carbono producido será expulsado de la célula, que tendrá más CO2 en la célula que en el exterior.
Llamamos a las soluciones menos concentradas de hipotónica, y a las más concentradas de hipertónicas.